[size=1.1875]例如，高压LED为室内改造灯提供最佳解决方案。通常，高压LED通常具有比常规LED（白色LED）更高的导通电压（大于20V），通常为3 V.这种低电流，高电压架构使得更简单，更小，更便宜和更高效率驱动器拓扑。高压，低电流LED 串将LED输出电压与其交流输入电压相比，使用相同数量的LED和流明输出，与低电压，大电流串相匹配。
[size=1.1875]对于LCD背光灯，LED处于显示器的边缘，导光板有助于实现均匀的背光
（图1）。白光LED通常采用使用脉宽调制（PWM）的恒流驱动进行调光控制。您可以通过反激转换器串联驱动LED，以产生足够的电压来照亮大的LED串。随着易于控制，串联连接也简化了
PCB板布线，并实现了LED之间的最佳电流匹配。因此，串联是首选方法。
[size=1.1875]1.显示监视器结构： 显示屏边缘的LED和导光板有助于实现均匀的背光。LED可以通过反激式转换器串联驱动，以产生足够的电压来照亮大的LED串。
[size=1.1875]对于用于精密，受控液体输送（如输液泵，胰岛素泵或喷雾器）的医疗或生物装置，压电微泵可为标准泵提供有吸引力的替代方案。压电微泵体积小，重量轻，功率低，成本低，准确（图2）。这些小型化的机械泵送装置采用压电致动器与被动单向阀组合。当施加电压时，压电致动器膨胀或收缩，这导致液体或气体被吸入或从泵室排出。泵室两侧的止回阀控制流向一个方向。
[size=1.1875]反激转换器受益于电绝缘，多输入和/或输出级，紧凑性和简单结构。其关键部件是高频变压器。本文详细介绍了采用Silego技术的dc-dc反激式转换器，可以动态地控制输出电压。
[size=1.1875]
[size=1.1875]2. 250 V微型泵：由压电元件驱动的微型，纤薄，轻质的微型泵。用于操作压电微型泵的驱动电压和频率可以通过外部控制信号任意设定，这使得能够进行流量控制。
[size=1.1875]GreenPAK通过合并模拟和数字可配置块来提供应用程序开发中的新视角。主要优点是小型化，多种配置的灵活性和简单的编程（
GreenPAK Designer）。复杂的
电路可以通过混合模拟和数字元素来实现，而不需要另一种编程语言。
[size=1.1875]在本应用示例中，我们将展示如何将Silego GreenPAK用于：
- 读取模拟输出电压进行反馈控制。
- 将读取电压与选定的固定值进行比较，以提供精确的输出电压。
- 执行脉宽调制以驱动功率MOSFET。
- 通过内部振荡器提供精确的操作顺序。
反激操作原理与模型[size=1.1875]反激电路的基本拓扑如图3所示。当MOSFET接通并向初级绕组施加电压时，初级电流线性上升。输入电流的变化由输入电压，变压器初级电感和导通时间决定。在此期间，能量存储在变压器的核心，输出二极管D1由于初级电压引起的电压而被反向偏置，并且能量不传输到输出负载。
[size=1.1875]
[size=1.1875]3.反激电路ON相：MOSFET 导通，通过晶体管在初级绕组上施加电压。能量存储在变压器的内核中，由于初级电压引起的电压，输出二极管D1反向偏置。能量不传输到输出负载。
[size=1.1875]初级电流线性上升：
[size=1.1875]I =（V IN / L 1）t
[size=1.1875]次级电压为：
[size=1.1875]V SEC = N S V IN
[size=1.1875]所以二极管的反向电压应至少为：
[size=1.1875]V REV = N S V IN + V OUT
[size=1.1875]
[size=1.1875]4.反激电路关断阶段：MOSFET关闭，初级保持断开。次级感应的电压可以对输出电容充电并为负载供电。
[size=1.1875]当MOSFET关断时（图4），主要的能量是：
[size=1.1875]E =（1/2）LI 2
[size=1.1875]由于初级开路的原因，次级电压被感应，二极管正向偏置。电流由变压比n = N S / N p固定：
[size=1.1875]I S = I p / n
[size=1.1875]和电压：
[size=1.1875]V S = V OUT + V D
[size=1.1875]如果开关MOSFET上的电压下降，输出整流二极管被忽略，在稳态运行时，导通时间（T ON）的电压应等于关断时间（T OFF）期间的电压：
[size=1.1875]V IN T ON = V OUT（N p / N S）T OFF
[size=1.1875]如果我们将D定义为占空比：
[size=1.1875]D = [T ON /（T ON + T OFF）]
[size=1.1875]我们可以获得匝数比和输入电压与输出电压的关系：
[size=1.1875]V OUT ≈V IN〔D MAX /（1 - ð MAX）]（N 小号 / Np）
[size=1.1875]最大占空比的增加降低了变压器初级端的峰值电流，从而导致变压器在初级中的利用率以及输入源的较低纹波。同时，最大占空比的增加增加了主开关MOSFET的漏极到源极之间的最大应力电压，并增加了次级侧的峰值电流。
[size=1.1875]反激式转换器有两种不同的工作模式：不连续模式和连续模式。在不连续模式下，在接通时间内存储在初级中的所有能量在下一周期之前被完全传送到次级和负载。在二次电流达到零的瞬间和下一个周期的开始之间也有一个死区时间。在连续模式下，在下一个循环开始时，仍然有一些能量留在次级中。回扫可以在两种模式下工作，但具有不同的特性。
[size=1.1875]
[size=1.1875]5.不连续的电流模式：准时存储在主要电能中的能量完全输送到次级电池。在关断期间会出现较高的峰值电流和较高的输出电压尖峰。
[size=1.1875]不连续模式具有较高的峰值电流，因此在关断期间具有较高的输出电压尖峰（图5）。另一方面，它保持更快的负载瞬态响应和较低的初级电感，这意味着变压器的尺寸可以更小。二极管的反向恢复时间并不重要，因为在施加反向电压之前正向电流为零。由于导通EMI噪声在不连续模式下降低，因为晶体管导通以零漏极电流发生。
[size=1.1875]连续模式具有较低的峰值电流，因此具有较低的输出电压尖峰（图6）。不幸的是，由于其右半平面（RHP）为零，迫使转换器的总体带宽减小，因此使控制环路更加复杂。
[size=1.1875]
[size=1.1875]6.连续电流模式：出现较低的峰值电流和电压尖峰，但需要更精确的控制。
反激电路设计与仿真[size=1.1875]执行PSpice中的模拟以验证电路设计。选择匝数比为1:10的变压器，输入电压为5 V. R1和C3分量形成缓冲网络，以保护MOS1晶体管免受高电压尖峰。
[size=1.1875]Si7898DP是具有150 V最大漏极电压和低漏源电阻（R DS-ON 0.095 @ I D = 3 A和V GS = 6 V）的高压N沟道MOSFET （图7）。二极管被选择为高速（反向恢复<4 ns）和高峰值反向电压（100 V）。两个电容适用于最高电压为1000V的高压应用。
[size=1.1875]
[size=1.1875]7.反激电路原理图：T1是1:10变压器，R1-C3形成缓冲电路，以避免晶体管上的峰值电压。PWM和反馈由压控振荡器模拟，其输出频率与反馈电压成正比。二次侧的高电压反馈分压器R3-R2。电容器C1和C2维持ON阶段的电压。
[size=1.1875]驱动MOSFET的PWM信号由压控振荡器（VCO-Sqr）进行模拟，并由Silego GreenPAK产生。控制信号是电阻分压器R2上的电压，其作为输出的反馈。
[size=1.1875]在图8的第一个曲线图（红线）中，由分频器缩放的反馈电压被发送到脉冲宽度调制器。由此，压控振荡器（VCO）将占空比设置为MOSFET（第三个图中的绿线）。如图所示，当达到电压目标时，占空比和频率降低。
[size=1.1875]
[size=1.1875]8.仿真输出曲线：第一个曲线（红线）显示对VCO的输出反馈。第二个图（蓝线）表示输出电压。随着输出反馈的增加，输出成比例增加。在第三个图（绿线）中，反馈的增加产生了占空比的减小。
[size=1.1875]VCO产生200kHz的方波（绿线，图9），并且在每个下降沿，存储在变压器中的能量被传送到负载，从而增加输出电压。负载电压增加反映在主电压上，并由RC缓冲器网络衰减。
[size=1.1875]
[size=1.1875]9.放大的图形模拟：当PWM中的电压下降时，MOSFET漏极上的电压增加（紫色线），二极管反向偏置（黄线）。
GreenPAK设计[size=1.1875]所述
GreenPAK SLG46620V是在反激转换器的心脏
（图10） 。它将分频器的输出电压转换为占空比变化的脉冲宽度调制，以获得预定的输出电压。当输出电压低于前置阈值时，占空比最大化以达到该电压。随后，占空比减小，输出电压稳定。我们的目的是达到450 V，因此通过USB连接使用外部电源。
[size=1.1875]
[size=1.1875]10.反激系统设计：这里，电源单元通过USB，例如，GreenPAK作为输出反馈控制器和PWM。
[size=1.1875]引脚6 （图11）上的GreenPAK 4 SLG46620V电压是输出反馈控制，通过ACMP0与DAC0输出进行比较。该值设置为输出达到的目标电压：
[size=1.1875]V OUT [R3 /（R3 + R2）] = 450V [（18kΩ/（18kΩ+10MΩ））= 0.809
[size=1.1875]
[size=1.1875]11. Silego Matrix 0设计：反馈连接到引脚6，并在DAC0固定参考之间进行比较。当比较器的信号下降时，计数器被激活，递增计数器。
[size=1.1875]并且数模转换器（DAC）寄存器设置为206，这意味着：
[size=1.1875]V REFDAC *（206/255）= 1 V（206/255）= 0.808
[size=1.1875]以这种方式，当输入引脚6的电压低于DAC输出值时，模拟比较器会降低，并且通过INV0计数器向上计数。
[size=1.1875]CNT8最初设置为255 （图12）。为了获得所需的输出电压值，两个信号之间的差异总是为正，占空比最大（99.6％）。当电压达到0.808V时，ACMP变为低电平，INV0变为高电平，计数器递减计数，占空比减小。
[size=1.1875]
[size=1.1875]12. Silego Matrix 1设计：计数器2的值传递给CNT8，初始设置为255.两个信号之间的差异始终为正，占空比最大（99.6％）。
[size=1.1875]要设置不同的电压，可以保持完全相同的配置; 只需要更改软件。通过遵循250 V和100 V的上述方程，我们可以得到：
[size=1.1875]V OUT250V [R3 /（R3 + R2）] = 250 V [ 18kΩ /（18kΩ + 10MΩ）= 0.449
[size=1.1875]并且DAC寄存器应通过以下公式设置：115：
[size=1.1875]V REFDAC *（N STEP / 255）= 0.449 => 1 V（N STEP / 255）= 0.449 => N STEP = 0.449 V *（255/1 V）= 115
[size=1.1875]以100V的相同方式，我们得到：
[size=1.1875]V REFDAC *（N STEP / 255）= 0.180 => 1 V（N STEP / 255）= 0.180 => N STEP = 0.180 V *（255/1 V）= 46
GreenPAK模拟和验证[size=1.1875]使用
proteus仿真套件模拟回扫电路的PWM发生器。
图。图13示出了PWM生成部分的数字仿真图。从左侧开始，两个电阻在反激输出级模拟分压器。用具有大约5 V直流偏移的正弦发生器模拟分频器输入。这意味着比较器的IN +为2.5 V，交流耦合正弦曲线为200 mV pp。直流值周围的正弦曲线模拟了450 V左右的高电压输出变化。固定参考电压的2.5 V连接到比较器的反相输入。恒定电压模拟Silego GreenPAK DAC的输出。
[size=1.1875]
[size=1.1875]由于Proteus可以进行PWM数字仿真。比较器允许两个控制占空比的计数器。
[size=1.1875]离散计数器U4模拟了Silego GreenPAK斜坡发生器（即CNT8 / DLY8）。这是一个自由运行计数器，从最大值向零值开始。其实，由于D / the连接到高电平，处于向下计数模式。计数器U1也处于自由运行模式。在这种情况下，D /Ū输入由比较器输出电压电平控制。
[size=1.1875]U1计数器处于DOWN模式。反之亦然，当IN-> IN +时，模拟比较器输出为低电平，U1计数器处于UP模式。两个计数器的输出通过数字比较器U3进行数字比较。输出保持在数字比较器的A> = B引脚上。为了简单起见，通过考虑4位计数器和数字比较器进行仿真。一个数字示波器用于在模拟期间显示信号。通道A监视电阻分压器输出，通道B为电阻分压器输入，通道C为PWM输出，通道D为DAC输出端的参考电压。除振荡器外，逻辑分析仪还显示计数器输出，模拟比较器输出和数字PWM输出。
[size=1.1875]
[size=1.1875]模拟输入级仿真：通道A监视电阻分压器输出（黄线），通道B电阻分压器输入（蓝线），通道C为PWM输出（紫色线），通道D为DAC输出端的参考电压（绿线）。
[size=1.1875]看着图14中，C跟踪（PWM输出）与模拟比较器输出交换。蓝色迹线是电阻分压器处的输入电压。绿色跟踪是DAC参考电压输出（IN +），而黄色是分压器（IN-）中间的电压。如可以看到，当黄色轨迹高于参考电压时，比较器输出变为高电平，而当黄色轨迹低于绿色轨迹时则为相反。比较器输出由粉红色迹线表示。
[size=1.1875]图15显示了数字比较器输出（通道A0-A7），模拟比较器电平（通道A14）和PWM数字输出（通道A15）。时钟信号以比实际应用电路更低的频率馈送，以提高信号的可见性和理解。值得注意的是，当模拟比较器处于高电压电平时，PWM放宽; 当PWM信号最大时，情况恰恰相反。针对高层次的情况，反激式高电压输出增加，这意味着PWM信号必须放松。这将使回扫输出朝向设定值。
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[size=1.1875]15.逻辑分析仪信号：两个输出计数器连接到逻辑分析仪并绘制。A15是PWM的有效输出信号。
[size=1.1875]这种架构的主要特点是：
- 始终保证最小PWM信号。
- Silego块之间不需要同步。
- 在设定值附近，数字地执行输出跟踪。
GreenPAK应用电路和测试[size=1.1875]
图16显示了组装在
面包板上的实际电路，左侧的Silego
开发板和右侧的反激式电路。内部5 V稳压器供应Silego
开发板，而USB 5-V集线器则提供回扫电路。采用这种选择来避免Silego GreenPAK的内部监管者的巨大负担。两者的地面参考是相同的。
[size=1.1875]
[size=1.1875]16.应用电路和测试：在顶部，USB集线器为Silego的芯片和开发板提供电源。万用表连接到输出端，用于监控电压的上升。
[size=1.1875]图17显示了Silego编程接口。如您所见，使用内部稳压器，而模拟比较器输入（TP6），PWM信号输出（TP12）和GND信号在扩展连接器上路由。
[size=1.1875]
[size=1.1875]17. Silego编程接口：它能够启用板上的LED，上拉或下拉输出，并模拟按钮。另外，信号发生器可以模拟外部信号。
[size=1.1875]连接通过刚性线缆和母头标准接头实现。TP12引脚连接到MOSFET的栅极，而电阻分压器的中点连接到TP6引脚。复位/延迟输入TP2用非锁定模式配置的按钮进行仿真。如您所见，在TP6和TP12上选择EC标志，启用外部连接。数字测试仪连接在1000V的满量程的反激输出上。我们预计输出电压约为450V。万用表测量如图1所示。18。
[size=1.1875]通过按测试/仿真模式按钮开始运行。复位按钮（TP2）固定为逻辑高电平（5 V）。在开始运行回扫之前，请注意所有的连接都是正确的; 高电压时不要碰任何零件。当提供电路时，您可以看到数字万用表显示屏上的电压增加。电压增加非常快，在几秒钟内达到450 V的设定值。通过点击仿真按钮禁用仿真模式，该值在设定值附近保持稳定。当Silego开发板关闭时，输出在短时间内变为零。
[size=1.1875]
[size=1.1875]当达到设定值时，电压万用表监视反激输出电压。
[size=1.1875]在处理回扫电路之前，请确保万用表上的电压为空。
[size=1.1875]通常在Geiger计数器应用中使用高于400 V的电压。进一步的发展可能涉及将盖革管连接到用于辐射粒子检测的回扫电路。这是由于粒子的排斥，能够被观察和计数。这是没有连接的，因为它需要一个稳定的印刷电路板（PCB）。100 V至250 V之间的较低电压通常可用于驱动像微泵和MEMS器件之类的压电器件。通过设置DAC寄存器输入中的正确值可以改变输出电压。
[size=1.1875]如果DAC满量程值为1 V，分辨率为8位，则我们有一个LSB值：
[size=1.1875]LSB = 1 /（28 -1）=（1/255）≅3.92 mV
[size=1.1875]使用由10MΩ和18kΩ组成的电阻分压器，反激输出电压为450 V，电阻分压器的中点为：
[size=1.1875]V DIV = 450 [18k /（10M + 18k）]≅808mV
[size=1.1875]最后，DAC输入寄存器值为：
[size=1.1875]DAC REG =（（808 / 3.92）= 206）
结论[size=1.1875]本应用笔记的目标是提供高压单元电路设计的起点。由GreenPAK技术支持，反激式单元配置是实现高电压值的最佳方式。
[size=1.1875]具有大约电压的典型应用 450 V是盖革格计数器。
盖盖管可以连接在反激式输出上，对基极电路进行微调，可以检测和计数辐射粒子。此外，可以通过
labview GUI或TFT显示单元实现显示器或PC接口来显示参数。这里的附加值是GreenPAK技术有助于简化模拟和混合信号领域的项目开发。
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